¿Métodos de licuefacción de gas en China? 

Cuando se trata de métodos de licuefacción de gas en China, muchos imaginan inmediatamente plantas gigantes de GNL y proyectos nacionales a gran escala. Ésta es, por supuesto, la base, pero la imagen es mucho más sutil e interesante. En la práctica, especialmente en la última década, todo ha virado hacia la adaptación, la flexibilidad y la búsqueda de rentabilidad para flujos medianos e incluso relativamente pequeños. No se trata sólo de construir según un libro de texto, sino de hacer que la tecnología funcione en condiciones específicas: con materias primas locales, bajo regulaciones locales y, lo que es crítico, según las necesidades de un mercado específico. Aquí comienzan los matices sobre los que no se escribe en los artículos de revisión.

De la teoría a la realidad del sitio

Si tomamos los clásicos -método de licuefacción de gasbasado en ciclos en cascada, que utilizan, por ejemplo, propano, etileno y metano, en China se utiliza principalmente en instalaciones emblemáticas, como terminales receptoras. La tecnología ha sido probada, la eficiencia es alta, pero los costos de capital son enormes. El problema es que para muchos campos, especialmente aquellos que son más pequeños o están ubicados tierra adentro, un plan de este tipo es un lujo inasequible. Aquí es donde entran en juegorefrigerantes mixtos(MRC) y ciclos del nitrógeno.

Por experiencia propia me encontré con un proyecto para el aprovechamiento del gas asociado al petróleo en Xinjiang. Inicialmente, el cliente quería “algo fiable y sencillo”, inclinado hacia el ciclo del nitrógeno. Pero cuando se consideraron la logística y el costo de producir nitrógeno líquido en un sitio remoto, la economía se vino abajo. Tuve que estudiar detalladamente la opción conrefrigerante mixto, donde se podrían utilizar como componentes hidrocarburos ligeros del propio campo. La cuestión clave fue la estabilidad de la composición de la materia prima: si "flota", la eficiencia de toda la cadena cae catastróficamente. Fue necesario diseñar un tanque de inercia y un sistema de estabilización preliminar, el cual no estaba incluido en las especificaciones técnicas originales.

Es en tales situaciones donde la diferencia entre "papel" es visible. proyecto e implementable. A menudo los contratistas, especialmente los locales, ofrecen soluciones aparentemente listas para usar, pero sin una conexión profunda con las materias primas. Como resultado, la instalación alcanza sus parámetros de diseño sólo con gas de laboratorio ideal y, en la vida real, su eficiencia es una vez y media menor. Esto no es falta de tecnología, es falta de análisis previo al diseño.

El equipo y su ?chino? especificidad

mercado de equipos paralicuefacción de gas naturalHoy en China existe una confusión de posibilidades. Hay jugadores serios que no sólo copian, sino que desarrollan sus propios diseños. Si hablamos de equipos de intercambio de calor, el corazón de cualquier ciclo de licuación, entonces el progreso es notable. Los grandes intercambiadores de calor de placas y aletas (PHE) para megaproyectos todavía se compran a menudo a Linde o Air Products, pero para instalaciones de media y baja potencia, fabricantes chinos como Hangyang o Sitic ya ofrecen productos bastante competitivos.

Pero también hay una desventaja. En la búsqueda de la reducción de costes, existen en el mercado muchas ofertas relativamente “simplificadas”. versiones de equipos clave. Por ejemplo, turboexpansores. Un expansor de alta calidad con alta eficiencia es una máquina compleja. Algunas fábricas locales ofrecen opciones que funcionan en teoría, pero tienen un rango operativo estrecho y problemas de confiabilidad bajo cargas variables. En uno de los proyectos de mini-GNL, fue necesario reequilibrar todo el ciclo en la etapa de puesta en servicio debido a que el rendimiento real del expansor difería del nominal. Lo que me salvó fue la posibilidad de ajustar de forma flexible la composición del refrigerante.

Una tendencia interesante de los últimos años es el diseño modular. Cada vez más, los clientes, especialmente de estaciones de servicio de gas (estaciones de servicio de GNC) o pequeñas fuentes de suministro de energía, no quieren construir una instalación desde cero, sino recibir módulos prefabricados de alta disponibilidad de fábrica. Esto impone sus propias limitaciones al diseño: todo debe ser compacto y fácil de mantener en condiciones de hacinamiento. Aquí es donde se muestran bien las soluciones híbridas, donde, por ejemplo, en un circuito se produce un preenfriamiento y en otro, más compacto, un enfriamiento profundo.

El papel de la ingeniería y un ejemplo concreto de empresa

La tecnología es sólo la mitad de la historia. La segunda mitad es ingeniería competente, que tiene en cuenta miles de pequeños detalles: desde las condiciones climáticas (por ejemplo, alta humedad en las zonas costeras que afectan el funcionamiento de los enfriadores de aire) hasta las calificaciones del futuro personal operativo. Por eso se valoran las empresas con un ciclo completo, desde la etapa FEED hasta la supervisión de la instalación y la formación.

En este contexto podemos recordarChengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yzkjhx.ru). Este instituto de diseño fundado en 2013 por Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. con un capital registrado de 120 millones de yuanes, es sólo un ejemplo de un actor profundamente inmerso en el tema. No sólo venden licencias, sino que también se dedican al diseño complejo de procesos tecnológicos, incluidas las plantas de licuefacción. Su punto fuerte, en mi opinión, reside en su énfasis en el componente químico y tecnológico, que es fundamental para trabajar conrefrigerantes mixtosy materias primas inestables.

Su cartera incluye soluciones para la licuefacción de gas de coque, gas de petróleo asociado y biogás, es decir, precisamente para aquellos casos en los que es imposible tomar un proyecto estándar de un libro de texto. Sé por las discusiones de la industria que están trabajando activamente para optimizar el consumo de energía en los ciclos, que es ahora una de las principales demandas del mercado. Cuando ya no se pueden reducir los costos de capital, comienzan a luchar por los costos operativos, y aquí cada detalle del proceso importa.

Desafíos: eficiencia energética y ?no ideal? materias primas

El principal desafío para cualquiera.método de licuefacciónen las realidades modernas: el consumo de energía. Los compresores "consumen" la mayor parte del coste del producto. Por lo tanto, ahora todas las búsquedas se reducen a cómo reducir el trabajo de compresión. Una forma es utilizar turboexpansores con recuperación de energía, la otra es seleccionar con mayor precisión la composición del refrigerante para la presión específica y el punto de ebullición de la materia prima. A veces es más rentable optar por un esquema un poco más complejo con dos circuitos, si al final esto supone un ahorro de energía del 10-15%.

Un dolor de cabeza aparte son los gases con alto contenido en nitrógeno, CO2 o hidrocarburos pesados. Los ciclos estándar inmediatamente comienzan a actuar aquí. El CO2 se congela a bajas temperaturas, obstruyendo los intercambiadores de calor. El nitrógeno reduce el poder calorífico del GNL final y requiere una etapa adicional para su separación, lo que complica el proceso. A menudo hay que hacer un compromiso: construir un pretratamiento costoso o soportar algunas pérdidas y un funcionamiento más complejo del ciclo principal. En uno de los proyectos para la licuefacción de metano de minas de carbón con alto contenido de nitrógeno, finalmente se decidió por un esquema con adsorción sin calor (PSA) de ciclo corto en la entrada y un ciclo de licuefacción de nitrógeno. Resultó caro en CAPEX, pero barato en OPEX, lo que resultó ser la opción correcta a largo plazo.

De cara al futuro: tendencias y aplicaciones específicas

¿A dónde va todo? Además de la evidente tendencia hacia la miniaturización y la modularidad, veo interés en soluciones híbridas y personalizadas. Ya no es raro que la gente combine, por ejemplo,licuefacción de gas naturalpara las necesidades de transporte y la producción de CO2 líquido a partir de flujos de residuos para la industria alimentaria. Esto requiere la máxima flexibilidad en el diseño del proceso.

Otro segmento en crecimiento es la licuefacción de biogás y gas de vertedero. Los volúmenes aquí no son gigantescos, pero la política de desarrollo “verde” se ve impulsada por la demanda. La especificidad es la composición monstruosamente variable de las materias primas y la pequeña escala, lo que hace que las tecnologías de gran escala sean inaplicables. En este caso, a menudo ganan las soluciones basadas en métodos de pretratamiento de absorción o adsorción junto con ciclos de licuefacción compactos que utilizan refrigerantes mixtos.

Como resultado, para resumir,métodos de licuefacción de gasEn la China actual no se trata de copia ciega, sino de adaptación. Adaptación de tecnologías globales a las condiciones económicas locales, a las particularidades de la base de materias primas y a las tareas específicas del cliente. El método más eficaz es aquel que se justifica económicamente para un ámbito determinado, un mercado determinado y un presupuesto determinado. Y detrás de este simple principio hay una enorme capa de trabajo de ingeniería, prueba, error y una búsqueda constante del equilibrio óptimo entre confiabilidad, eficiencia y costo. Es en esta búsqueda donde nace la experiencia práctica que determina el estado real de la industria.